Skip to main content
SUPERVISOR
Peyman Sahebsara,Farhad Shahbazi
پیمان صاحب سرا (استاد راهنما) فرهاد شهبازی دستجرده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Rezvan Mohammadi Arani
رضوان محمدی ارانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

The Study of Magnetic Phases and Unconventional Superconductivity on Honeycomb Lattice
The close interplay between antiferromagnetism (AF) and superconductivity (SC) has been of great interest both to experimentalists and theoretical physicists for many years . The competition of two different order parameters has been observed in various systems such as organic superconductors , ternary compounds , heavy fermion compounds , as well as high temperature superconductors in the latest . In this Thesis , the interplay between antiferromagnetism and d -wave superconductivity is studied in a mean-field approximation for a generic microscopic Hamiltonian with short-range repulsion and nearest neighbor attraction . In the square lattice it is showed that the transition between superconductivity and antiferromagnetism occurs through a phase , where both order parameters coexist with a third one , which is dynamically generated , with spin-triplet amplitude . This dynamical generation of a new order parameter is not restricted to a system with antiferromagnetism and d -wave superconductivity , but is a generic feature for fermionic systems . By neglecting the third parameter , antiferromagnetic and superconducting states are studied in the honeycomb lattice . We also studied the competition between s -wave , extended s -wave , -wave , and d xy -wave uperconducting phases in half-filling . The interest in strongly correlated systems in frustrated lattices has increased recently because of the possible realization of exotic magnetic states , spin and charge separation in two dimensions , and the discovery of superconductivity in $ Na_xCoO_2 . yH_2O$ . Many researchers have discussed superconductivity in non-Bravais lattices , mainly using selfconsistent spin fluctuation approaches to the problem . The honeycomb lattice , which is made of two interpenetrating triangular lattices , has received special attention after the discovery of superconductivity in MgB_2$ . Additionally , the honeycomb lattice has been shown to stage many different types of exotic physical behaviors in magnetism and the growing experimental evidence of non-Fermi liquid behavior in graphite has led to the study of electron-electron correlations and quasiparticle lifetimes in graphite . As the next step , We discussed the magnetic phases of the Hubbard model for the honeycomb lattice in two dimension by Green function . A ground state phase diagram is obtained depending on the interaction strength U and electronic density n . The magnetic excitations (spin waves) in the antiferromagnetic insulating phase are calculated from the random-phase approximation for the spin susceptibility . By using the Dyson equation for spin susceptibility , the critical U , in which transition from paramagnetic phase to ferromagnetic and antiferromagnetic phases occurs , is obtained . We also study theoretically the possibility of s -wave superconductivity in honeycomb lattice within the Hubbard model . The superconducting order parameter is defined by introducing the anomalous Green function . we could obtain the relation of superconducting order parameter with respect to electronic density . Keywords: Honeycomb lattice , Phase transition , Antiferromagnetism , Superconductivity , Mean field theory , Green function.
اثر متقابل فاز پادفرومغناطیس ( AF ) و ابررسانایی ( SC ) همواره مورد توجه فیزیکدانان تجربی و نظری بوده است. رقابت میان دو پارامتر نظم متفاوت در بسیاری از سیستم های گوناگون از جمله ابررساناهای دمای بالا دیده شده است. در برخی ترکیبات مثل اکسید مس فازهای پادفرومغناطیس و ابررسانایی بسیار نزدیک بهم ولی مجزا هستند؛ در حالی که در ترکیبات دیگری از قبیل ابررساناهای آلی، ترکیبات سه تایی و ترکیبات فرمیون های سنگین، دو فاز غالباً با هم مماس می شوند و یا گاهی به طور همزمان در نمودار فاز ظاهر می شوند. در این پژوهش رقابت میان فازهای پادفرومغناطیس و ابررسانایی d-wave در تقریب میدان میانگین برای یک هامیلتونی با دافعه کوتاه‌برد و جاذبه میان نزدیک‌ترین همسایگان مطالعه شده است. نشان داده‌ایم که در شبکه مربعی گذار فاز میان فازهای ابررسانایی و پادفرومغناطیس امکان‌پذیر است. این گذار زمانی رخ می‌دهد که هر دو فاز به‌طور همزمان با یک فاز سوم موسوم به دامنه اسپینِ سه‌گانه، که به‌طور دینامیکی تولید شده است، وجود داشته باشند. تولید دینامیکی پارامتر نظم جدید تنها به سیستم‌هایی با نظم پادفرومغناطیس و ابررسانایی محدود نمی‌شود، بلکه برای هر سیستم فرمیونی امکان‌پذیر خواهد بود. در شبکه لانه‌زنبوری با صرفنظر کردن از پارامتر نظم سوم به بررسی فازهای پادفرومغناطیس و ابررسانایی پرداخته‌ایم. همچنین در حالت نیمه‌پر، رقابت میان فازهای ابررسانایی s-wave و Extended s-wave و -wave و d xy- wave را مورد بررسی قرار دادیم. در مرحله بعد، فازهای مغناطیسی مدل هابارد را برای شبکه لانه‌زنبوری در دو بعد، با استفاده از تابع گرین، مورد بحث قرار دادیم. نمودار فاز حالت پایه که وابسته به قدرت U و چگالی الکترونی n بود بدست آمد. برانگیختگی‌های مغناطیسی در فاز نارسانای پادفرومغناطیس با استفاده از تقریب فازهای کاتوره‌ای برای پذیرفتاری اسپینی محاسبه شدند. با استفاده از معادله دایسون پذیرفتاری اسپینی، U بحرانی که در آن گذار از فاز پارامغناطیس به فازهای فرومغناطیس و پادفرومغناطیس رخ می‌دهد، بدست آمد. همچنین احتمال ابررسانایی s-wave در شبکه لانه‌زنبوری را در مدل هابارد مورد بررسی قرار داده‌ایم. با معرفی تابع گرین F و تعریف پارامتر نظم ابررسانایی برحسب آن، رابطه میان پارامتر نظم ابررسانایی و چگالی الکترونی را بدست آوردیم. کلمات کلیدی : شبکه لانه زنبوری، گذار فاز، پادفرومغناطیس، ابررسانایی، نظریه میدان میانگین، تابع گرین.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی